KR20210132275A - Plasma generation apparatus controllable reactive species - Google Patents

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KR20210132275A
KR20210132275A KR1020200050034A KR20200050034A KR20210132275A KR 20210132275 A KR20210132275 A KR 20210132275A KR 1020200050034 A KR1020200050034 A KR 1020200050034A KR 20200050034 A KR20200050034 A KR 20200050034A KR 20210132275 A KR20210132275 A KR 20210132275A
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박승일
박상후
지성훈
박주영
김성봉
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한국핵융합에너지연구원
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Abstract

According to the present invention, a plasma generation apparatus capable of controlling an active species composition generates plasma by barrier wall discharging by arranging a dielectric layer between a first electrode receiving a voltage and a current to generate power and a second electrode having a potential of 0V to act as ground. The generated plasma can be created in a hole formed to penetrate the dielectric layer and formed between a plurality of branches of each electrode. The thickness and flow direction of the created plasma can be determined in accordance with an arrangement relation of various electrodes of the plasma generation apparatus in accordance with the present invention. A user can generate plasma under various conditions by using the plasma generation apparatus in accordance with the present invention. Accordingly, the user can easily apply a generated plasma material to a desired environment.

Description

활성종 조성 조절이 가능한 플라즈마 발생 장치{PLASMA GENERATION APPARATUS CONTROLLABLE REACTIVE SPECIES}Plasma generator capable of controlling the composition of active species {PLASMA GENERATION APPARATUS CONTROLLABLE REACTIVE SPECIES}

본 발명은 활성종 조성 조절이 가능한 플라즈마 발생 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전극 간 방전을 통해 플라즈마를 발생시키는 활성종 조성 조절이 가능한 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma generating device capable of controlling the composition of active species, and more particularly, to a device capable of controlling the composition of active species for generating plasma through inter-electrode discharge.

플라즈마(Plasma)란, 기체에 에너지를 가해주어 이온화된 기체 원자 또는 분자와 비결합 상태의 자유전자가 독립적으로 존재하는 상태를 의미한다. 플라즈마 상태는 고체상, 액체상, 기체상과는 구별되는 물질의 제4 상태로 명명되고 있으며, 드라이 에칭(dry etching), CVD(chemical vapor deposition), 플라즈마 중합, 표면개질, 스퍼터링(sputtering), 플라즈마 용접/절단, 플라즈마 소결 등 다양한 산업 분야에서 사용되고 있다. 특히, 플라즈마는 공장의 배기가스 중 NOx, SOx를 제거하거나 활성종을 발생시켜 대기 정화 또는 대상물 살균에 활용되고 있다.Plasma refers to a state in which gas atoms or molecules ionized by applying energy to a gas and free electrons in an unbound state exist independently. The plasma state is named as the fourth state of a material that is distinct from the solid phase, liquid phase, and gas phase, and includes dry etching, chemical vapor deposition (CVD), plasma polymerization, surface modification, sputtering, and plasma welding. / It is used in various industrial fields such as cutting and plasma sintering. In particular, plasma is used for air purification or object sterilization by removing NOx and SOx from exhaust gas of factories or generating active species.

한편, 플라즈마를 발생시키기 위하여 다양한 전극을 포함한 배치관계가 고안되어 사용되고 있다. 플라즈마 물질을 발생시키기 위한 장치로서 전압 및 전류가 인가되는 인가전극과, 0V의 전위를 가지는 접지전극이 형성되고, 인가전극과 접지전극 사이에는 유전체를 배치하여 유전체 격벽 방전(DBD; Dielectric Barrier Discharge)을 일으켜 플라즈마를 발생시키는 소스가 산업계에서 빈번하게 사용되고 있다.On the other hand, in order to generate plasma, an arrangement relationship including various electrodes has been devised and used. As a device for generating a plasma material, an applying electrode to which voltage and current are applied, and a ground electrode having a potential of 0 V are formed, and a dielectric is disposed between the applying electrode and the ground electrode to perform dielectric barrier discharge (DBD). A source that generates plasma by generating a plasma is frequently used in the industry.

KRUS 10-193325810-1933258 B1B1

본 발명의 목적은, 유전체층과 제1 보호층, 제2 보호층을 관통하도록 형성된 복수 개의 홀을 가지는 활성종 조성 조절이 가능한 플라즈마 발생 장치를 제공하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a plasma generating device capable of controlling the composition of active species having a plurality of holes formed to pass through a dielectric layer, a first passivation layer, and a second passivation layer.

또한, 본 발명의 목적은 형성된 복수 개의 홀이 서로 다른 직경을 가지도록 규칙적으로 배열되도록 형성되어 활성종의 농도 및 유속이 조절되는 활성종 조성 조절이 가능한 플라즈마 발생 장치를 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a plasma generating apparatus capable of controlling the composition of active species in which a plurality of formed holes are formed to be regularly arranged to have different diameters, so that the concentration and flow rate of active species are controlled.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명에 따른 활성종 조성 조절이 가능한 플라즈마 발생 장치는, Plasma generating apparatus capable of controlling the composition of active species according to the present invention,

적어도 하나의 제1 전극;at least one first electrode;

적어도 하나의 제2 전극;at least one second electrode;

상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 서로 이격 되도록 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 형성되는 유전체층;a dielectric layer formed between the first electrode and the second electrode so that the first electrode and the second electrode are spaced apart from each other;

상기 제1 전극과 제2 전극 중 적어도 하나의 적어도 일부를 감싸도록 형성되는 보호층; 및a protective layer formed to surround at least a portion of at least one of the first electrode and the second electrode; and

상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 형성되는 복수의 홀;을 포함할 수 있다.and a plurality of holes formed between the first electrode and the second electrode.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 복수 개의 홀의 각각의 직경은 두(2)개 이상의 직경 중 하나의 직경일 수 있다.In one embodiment of the present invention, each diameter of the plurality of holes may be one of two (2) or more diameters.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 복수 개의 홀의 각각의 직경은 서로 다른 두(2)개 이상의 직경 중 하나의 직경을 갖고, 상기 서로 다른 두(2)개 이상의 직경 중 더 큰 직경을 갖는 홀에서 활성종의 이동 속도가 느릴 수 있다.In one embodiment of the present invention, each diameter of the plurality of holes has one of two (2) or more different diameters, and in the hole having a larger diameter among the different two (2) or more diameters The movement speed of active species may be slow.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 복수 개의 홀의 각각의 직경은 서로 다른 두(2)개 이상의 직경 중 하나의 직경을 갖고, 상기 서로 다른 두(2)개 이상의 직경 중 더 큰 직경을 갖는 홀에서 활성종의 농도가 높을 수 있다.In one embodiment of the present invention, each diameter of the plurality of holes has one of two (2) or more different diameters, and in the hole having a larger diameter among the different two (2) or more diameters The concentration of the active species may be high.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 활성종은 오존일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the active species may be ozone.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 전극은 플라즈마 발생을 위하여 전력원으로부터 전압 및 전류가 인가되고, 상기 제2 전극은 접지(ground)로서 작용하도록 0V의 전위를 가질 수 있다.In an embodiment of the present invention, voltage and current are applied from a power source to the first electrode to generate plasma, and the second electrode may have a potential of 0V to act as a ground.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 전극은 복수의 가지로 분지되어 형성되고, 상기 제2 전극은 복수의 가지로 분지되어 형성될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the first electrode may be formed by branching into a plurality of branches, and the second electrode may be formed by branching into a plurality of branches.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 전극의 복수의 가지는 동일 평면 상에 형성되고, 상기 제2 전극의 복수의 가지는 동일 평면 상에 형성될 수 있다.In an embodiment of the present invention, a plurality of branches of the first electrode may be formed on the same plane, and a plurality of branches of the second electrode may be formed on the same plane.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 전극의 복수의 가지 및 제2 전극의 복수의 가지는 동일 평면 상에 형성될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the plurality of branches of the first electrode and the plurality of branches of the second electrode may be formed on the same plane.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 복수 개의 홀은 서로 다른 직경을 가지도록 형성될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the plurality of holes may be formed to have different diameters.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 복수 개의 홀은 상기 제1 전극의 복수의 가지 중 각각의 가지 사이에 일정 개수가 일정 간격을 가지도록 어레이(array)의 형태로 형성될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the plurality of holes may be formed in the form of an array such that a predetermined number of the plurality of branches of the first electrode have a predetermined interval between each branch.

본 발명의 일 실시예에서, 어레이의 형태로 형성된 상기 복수 개의 홀은, 상기 제1 전극의 복수의 가지 중 일 가지를 중심으로 비대칭적으로 배치되도록 형성될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the plurality of holes formed in the form of an array may be formed to be asymmetrically arranged around one of the plurality of branches of the first electrode.

본 발명에 따른 활성종 조성 조절이 가능한 플라즈마 발생 장치를 사용함으로써, 홀의 직경을 다양하게 구성할 수 있으므로, 홀에서 발생하는 플라즈마의 유속, 활성종(오존 또는 일산화질소 등)의 농도를 조절할 수 있으므로, 사용자의 선택에 따라 플라즈마 발생 장치의 부분마다 다른 활성종이 작용하도록 조절이 가능한 이점이 있다.By using the plasma generating device capable of controlling the composition of active species according to the present invention, since the diameter of the hole can be configured in various ways, the flow rate of plasma generated in the hole and the concentration of active species (such as ozone or nitrogen monoxide) can be adjusted. , there is an advantage that can be adjusted so that different active species act for each part of the plasma generating device according to the user's selection.

또한, 다양한 홀의 직경을 가지는 활성종 조성 조절이 가능한 플라즈마 발생 장치를 사용함으로써 열 응력(thermal stress) 및 기계적 응력(mechanical stress)를 경감시키는 이점이 있다.In addition, there is an advantage of reducing thermal stress and mechanical stress by using a plasma generating device capable of controlling the composition of active species having various hole diameters.

도 1은 본 발명에 따른 플라즈마 발생 장치의 평면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 발생 장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 플라즈마 발생 장치의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치 중 전극의 배치를 생략하고 홀의 배치만 나타낸 평면도이다.
도 6은 도 5의 배치에 따른 A-B 사이의 활성종의 유속 및 농도 변화 그래프이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치 중 전극의 배치를 생략하고 홀의 배치만 나타낸 평면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치 중 전극의 배치를 생략하고 홀의 배치만 나타낸 평면도이다.1 is a plan view of a plasma generating apparatus according to the present invention.
2 is a cross-sectional view of a plasma generating apparatus according to the present invention.
3 is a plan view of a plasma generating apparatus according to the present invention.
4 is a plan view of a plasma generating apparatus according to another embodiment of the present invention.
5 is a plan view showing only the arrangement of holes while omitting the arrangement of electrodes in the plasma generating apparatus according to another embodiment of the present invention.
6 is a graph showing changes in the flow rate and concentration of active species between AB according to the arrangement of FIG. 5 .
7 is a plan view showing only the arrangement of holes while omitting the arrangement of electrodes in the plasma generating apparatus according to another embodiment of the present invention.
8 is a plan view showing only the arrangement of holes while omitting the arrangement of electrodes in the plasma generating apparatus according to another embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings. In adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same components are given the same reference numerals as much as possible even though they are indicated on different drawings. In addition, in describing the embodiment of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function interferes with the understanding of the embodiment of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.In describing the components of the embodiment of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), (b), etc. may be used. These terms are only for distinguishing the components from other components, and the essence, order, or order of the components are not limited by the terms. In addition, unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not

도 1은 본 발명에 따른 플라즈마 발생 장치의 평면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 발생 장치의 단면도이다.1 is a plan view of a plasma generating apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the plasma generating apparatus according to the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 활성종 조성 조절이 가능한 플라즈마 발생 장치는 적어도 하나의 제1 전극(10) 및 적어도 하나의 제2 전극(20)을 포함할 수 있다. 제1 전극(10) 및 제2 전극(20)으로 사용되는 소재로는 전기전도성이 우수한 금속의 재료가 사용될 수 있으며, 바람직하게는 은(Ag), 은-백금 합금(AgPt), 구리(Cu), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo) 등의 금속원소를 가지는 재료가 사용될 수 있다. 이와 같은 원소로 구성된 제1 전극(10) 및 제2 전극(20)은 전압 및 전류 인가시 저항에 의하여 발생하는 열을 최소화할 수 있으며, 안정적으로 플라즈마를 발생시킬 수 있다.1 and 2 , the plasma generating apparatus capable of controlling the composition of active species according to the present invention may include at least one first electrode 10 and at least one second electrode 20 . As a material used for the first electrode 10 and the second electrode 20, a metal material having excellent electrical conductivity may be used, and preferably silver (Ag), silver-platinum alloy (AgPt), copper (Cu). ), tungsten (W), a material having a metal element such as molybdenum (Mo) may be used. The first electrode 10 and the second electrode 20 made of these elements can minimize heat generated by resistance when voltage and current are applied, and can stably generate plasma.

한편, 제1 전극(10)과 제2 전극(20)은 서로 다른 전압을 가지도록 형성될 수 있다. 제1 전극(10)과 제2 전극(20) 사이에 전압차가 발생하지 않는다면 제1 전극(10)과 제2 전극(20)의 어느 일측으로 전류가 흐르지 않게 된다. 따라서 제1 전극(10)과 제2 전극(20) 사이에 전력원(본 명세서 상에서는 제1 전극(10)과 제2 전극(20) 사이를 연결하고 있는 전원에 대하여, 그것이 전압원이든 전류원이든 구분하지 않도록 '전력원(S)'이라 지칭한다)이 연결되어 있고, 전력원(S)에서 공급하는 전압 만큼의 전위차가 제1 전극(10)과 제2 전극(20) 사이에 발생할 수 있다. 이 때, 제1 전극(10)과 제2 전극(20) 사이에 발생하는 전위차는 전력원(S)이 교류 전원(AC Power)인 경우에는 시간에 따른 정현파의 형태로 나타날 수 있고, 직류 전원(DC Power)인 경우에는 일정한 전압의 형태로 나타날 수 있다. 다만, 직류 전원(DC Power)은 복수 개의 저항체와 축전기와 연결되어 사용할 수 있다. 또한, 제1 전극(10)은 플라즈마 발생을 위하여 전력원(S)으로부터 전압 및 전류가 인가되고, 제2 전극(20)은 접지(ground; GND)로서 작용하도록 0V의 전위를 가질 수도 있다. 따라서, 전류는 제1 전극(10)으로부터 제2 전극(20)으로 흐르고자 하는 성질을 가진다.Meanwhile, the first electrode 10 and the second electrode 20 may be formed to have different voltages. If a voltage difference does not occur between the first electrode 10 and the second electrode 20 , the current does not flow to either side of the first electrode 10 and the second electrode 20 . Therefore, the power source between the first electrode 10 and the second electrode 20 (in this specification, for the power source connecting between the first electrode 10 and the second electrode 20, whether it is a voltage source or a current source) (referred to as a 'power source (S)') is connected, and a potential difference equal to the voltage supplied from the power source S may occur between the first electrode 10 and the second electrode 20 . At this time, the potential difference generated between the first electrode 10 and the second electrode 20 may appear in the form of a sine wave according to time when the power source S is an AC power, and the DC power source In the case of (DC Power), it may appear in the form of a constant voltage. However, DC power may be used in connection with a plurality of resistors and capacitors. In addition, voltage and current are applied to the first electrode 10 from the power source S for plasma generation, and the second electrode 20 may have a potential of 0V to act as a ground (GND). Accordingly, the current has a property to flow from the first electrode 10 to the second electrode 20 .

제1 전극(10)과 제2 전극(20) 사이에는, 제1 전극(10)과 제2 전극(20) 사이의 격벽(barrier)을 형성하여 격벽 방전(barrier discharge)을 발생시킬 수 있도록 유전체층(30)이 형성될 수 있다. 전술한 바와 같이, 제1 전극(10)에 전력이 인가되면 전류는 전위가 높은 제1 전극(10)으로부터 전위가 낮은 제2 전극(20)으로 흐르려는 성질을 가지며, 유전체층(30)에 의하여 제1 전극(10)에 전하가 축적되어 있다. 즉, 제1 전극(10)과 제2 전극(20) 사이는 유전체층(30)에 의하여 개방(open)된 것처럼 동작하게 되는데, 강한 에너지를 전극(10, 20) 사이에 걸어주게 되면 순간적으로 방전이 일어나면서 전하 이동에 따른 에너지 축적과 방출이 발생한다. 이를 유전체 격벽 방전(dielectric barrier discharge; DBD)라고 지칭하며, 유전체 격벽 방전 현상에 따라 축적된 에너지는 주변 물질을 플라즈마(P) 상태로 상변화시키고 활성종을 생성한다.Between the first electrode 10 and the second electrode 20, a barrier rib is formed between the first electrode 10 and the second electrode 20 to generate a barrier discharge. (30) can be formed. As described above, when power is applied to the first electrode 10 , the current has a property of flowing from the first electrode 10 having a high potential to the second electrode 20 having a low potential, and by the dielectric layer 30 , Charges are accumulated in the first electrode 10 . That is, the space between the first electrode 10 and the second electrode 20 operates as if it was opened by the dielectric layer 30 . When strong energy is applied between the electrodes 10 and 20 , an instantaneous discharge occurs. As this occurs, energy accumulation and release according to charge transfer occurs. This is referred to as dielectric barrier discharge (DBD), and the energy accumulated according to the dielectric barrier discharge phenomenon changes the surrounding material to a plasma (P) state and generates active species.

한편, 제1 전극(10)은 복수 개의 가지로 분지되어 형성될 수 있다. 도 2 및 도 3를 참조하면, 본 발명에 따른 플라즈마 발생 장치는 적어도 하나의 제1 전극을 가질 수 있는데, 도시된 도 1에 따르면 예시적으로 3개의 제1 전극을 가질 수 있고 각각의 제1 전극은 5개의 가지(11, 12, 13, 14, 15)를 가질 수 있다. 전술한 바와 같이 제1 전극에는 전력이 인가되므로 이를 제1 인가전극, 제2 인가전극으로 지칭하자면, 제1 인가전극은 복수 개의 가지(11a, 12a, 13a, 14a, 15a), 제2 인가전극은 복수 개의 가지(21a, 22a, 23a)를 가질 수 있다. 다만, 반드시 전력원(S)에 의해 전력이 인가되는 전극이 항상 5개의 가지를 가져야 하는 것은 아니며, 사용자가 필요한 플라즈마의 형태 또는 부피 등을 구현하기 위하여 적절한 개수 및 사양을 가지도록 차용될 수 있다. 또한, 모든 인가전극이 동일한 수의 가지를 가지지 않아도 무방하다. 도 3에서는 5개의 전극 중 3개만 표시하였다.Meanwhile, the first electrode 10 may be formed by branching into a plurality of branches. 2 and 3 , the plasma generating apparatus according to the present invention may have at least one first electrode. According to FIG. 1 illustrated, it may have three first electrodes and each of the first electrodes. The electrode may have five branches 11 , 12 , 13 , 14 , 15 . As described above, since electric power is applied to the first electrode, if it is referred to as a first applying electrode and a second applying electrode, the first applying electrode includes a plurality of branches 11a, 12a, 13a, 14a, 15a, and a second applying electrode. may have a plurality of branches 21a, 22a, and 23a. However, the electrode to which power is applied by the power source S does not always have to have five branches, and it may be borrowed to have an appropriate number and specifications in order to implement the shape or volume of plasma required by the user. . In addition, it is not necessary that all the applied electrodes have the same number of branches. In FIG. 3, only three of the five electrodes are indicated.

제1 전극(10)과 마찬가지로, 제2 전극(20) 또한 복수 개의 가지로 분지되어 형성될 수 있다. 이 때, 제2 전극(20)의 복수 개의 가지의 수는 사용자의 필요에 따라 선택적으로 차용되어 사용될 수 있는 것이나, 바람직하게는 제1 전극(10)에서 분지되어 형성된 가지의 수와 대응되는 수를 가지도록 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 제1 전극(10)에서 5개의 가지(11, 12, 13, 14, 15)를 가지는 경우, 제2 전극(20) 또한 5개의 가지(21, 22, 23, 24, 25)를 가지도록 형성되는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성은 본 명세서에 첨부된 도면 전반에 걸쳐 나타난다.Like the first electrode 10 , the second electrode 20 may also be formed to be branched into a plurality of branches. In this case, the number of the plurality of branches of the second electrode 20 may be selectively borrowed and used according to the needs of the user, but preferably a number corresponding to the number of branches formed by branching from the first electrode 10 . It is preferable to be formed to have a. For example, when the first electrode 10 has five branches 11 , 12 , 13 , 14 and 15 , the second electrode 20 also has five branches 21 , 22 , 23 , 24 , 25 . It is preferable to be formed to have a. Such a configuration appears throughout the drawings attached to this specification.

제1 전극(10) 및 제2 전극(20)은 각각 매우 얇은 두께의 가지를 가지도록 형성될 수 있으므로 도면 상에서는 유전체층(30)에 포함되는 것처럼 보여질 수 있다. 이는 제1 전극(10) 및 제2 전극(20)을 사이에 두고 유전체층(30)이 그 사이를 메우도록 형성될 수 있는 것이기도 하지만 반드시 그러하여야 하는 것은 아니다. 예를 들면, 제1 전극(10)의 복수의 가지(11, 12, 13, 14, 15)가 기 형성된 유전체층(30)의 일면에 접하도록 형성될 수 있고, 제2 전극(20)의 복수의 가지(21, 22, 23, 24, 25)는 기 형성된 유전체층(30)의 일면과 대향되는 타면에 접하도록 형성될 수 있다.Since each of the first electrode 10 and the second electrode 20 may be formed to have very thin branches, it may be seen as included in the dielectric layer 30 in the drawing. Although this may be formed such that the first electrode 10 and the second electrode 20 are interposed therebetween, and the dielectric layer 30 is filled therebetween, this is not necessarily the case. For example, the plurality of branches 11 , 12 , 13 , 14 , and 15 of the first electrode 10 may be formed to be in contact with one surface of the previously formed dielectric layer 30 , and a plurality of the second electrodes 20 may be formed. The branches 21 , 22 , 23 , 24 , and 25 may be formed to be in contact with the other surface opposite to one surface of the previously formed dielectric layer 30 .

한편, 제1 전극(10)의 복수의 가지는 동일 평면 상에 형성될 수 있고, 제2 전극(20)의 복수의 가지는 동일 평면 상에 형성될 수 있다. 도 2를 참조하여 살펴보면, 전력이 인가될 수 있는 제1 전극(10) 중 인가전극의 복수의 가지(11a, 12a, 13a)는 동일 평면(coplanar) 상에 배치되도록 형성될 수 있다. 마찬가지로, 제2 전극의 복수의 가지(21, 22, 23, 24, 25) 또한 동일 평면 상에 배치될 수 있으며, 이는 접지전극의 복수의 가지(21a, 22a, 23a)에서도 동일하게 적용될 수 있다. 나아가, 도 2에 도시된 바와 같이, 인가전극의 복수의 가지(11a, 12a, 13a) 및 접지전극의 복수의 가지(21a, 22a, 23a)도 동일 평면(coplanar) 상에 배치되도록 형성될 수 있다. Meanwhile, the plurality of branches of the first electrode 10 may be formed on the same plane, and the plurality of branches of the second electrode 20 may be formed on the same plane. Referring to FIG. 2 , the plurality of branches 11a , 12a , and 13a of the applying electrode among the first electrodes 10 to which power can be applied may be formed to be disposed on the same plane. Similarly, the plurality of branches 21, 22, 23, 24, and 25 of the second electrode may also be disposed on the same plane, and this may be equally applied to the plurality of branches 21a, 22a, and 23a of the ground electrode. . Furthermore, as shown in FIG. 2, the plurality of branches 11a, 12a, 13a of the applying electrode and the plurality of branches 21a, 22a, and 23a of the ground electrode may be formed to be disposed on the same plane. have.

한편, 경우에 따라서는 제1 전극(10) 및 제2 전극(20)이 유전체층(30)에 표면 일부가 둘러 쌓여져 외부 환경으로부터 보호받을 수 있으나, 이러한 전극들이 유전체층(30)의 외면에 형성되는 경우에는 전극이 대기 중으로 노출될 수 있다. 노출된 전극은 기계적 마모 또는 화학적 부식 등에 손상될 우려가 있으며, 전극이 손상되는 경우 플라즈마 발생 장치가 플라즈마(P)를 생성하지 못하거나 생성된 플라즈마(P)가 사용자가 의도하지 않은 사양을 가질 가능성이 높아진다. 또한, 전극의 잦은 교체는 플라즈마 발생 장치의 유지비용을 높이는 문제가 있으며, 따라서 제1 전극(10) 및 제2 전극(20)의 마모, 부식 등을 최소화시킬 필요가 있다.On the other hand, in some cases, the first electrode 10 and the second electrode 20 may be protected from the external environment by partially enclosing a surface of the dielectric layer 30 , but these electrodes are formed on the outer surface of the dielectric layer 30 . In this case, the electrode may be exposed to the atmosphere. The exposed electrode may be damaged by mechanical wear or chemical corrosion, and if the electrode is damaged, the plasma generating device may fail to generate plasma (P) or the generated plasma (P) may have specifications not intended by the user this rises In addition, frequent replacement of the electrode has a problem of increasing the maintenance cost of the plasma generating device, and thus it is necessary to minimize wear and corrosion of the first electrode 10 and the second electrode 20 .

따라서, 본 발명에 따른 플라즈마 발생 장치는 제1 전극(10) 및 제2 전극을 각각 감싸도록 보호층을 형성할 수 있다. 보호층(40)은 유전체층(30)의 일면과 타면에 각각 형성될 수 있으며, 반드시 층의 일면을 모두 커버해야 하는 것은 아니고 제1 전극(10)과 제2 전극(20)이 대기와 직접 접촉하는 것을 방지하기 위한 정도로 형성될 수 있으면 어떠한 형태로 형성되더라도 무방하다. 한편, 보호층(40) 은 내식성의 세라믹 소재로 형성될 수 있다. 세라믹 소재는 고온에서 가공시 기계적인 강도가 높을 뿐만 아니라, 외부로부터의 화학적 반응 또한 효과적으로 차단할 수 있으므로, 제1 전극(10) 및 제2 전극(20)을 외부 환경으로부터 효율적으로 보호할 수 있는 이점이 있다. 또한, 제1 전극(10) 및 제2 전극(20)을 보호하는 각각의 보호층(40)의 두께를 조절함으로써, 제1 전극(10) 또는 제2 전극(20)에 가까운 표면 방향으로 플라즈마(P)가 생성 및 방출될 때 더욱 신속하게 방출될 수 있도록 할 수 있다.Accordingly, in the plasma generating apparatus according to the present invention, a protective layer may be formed to surround the first electrode 10 and the second electrode, respectively. The protective layer 40 may be respectively formed on one surface and the other surface of the dielectric layer 30 , and the first electrode 10 and the second electrode 20 do not necessarily cover one surface of the layer, and the first electrode 10 and the second electrode 20 are in direct contact with the atmosphere. It may be formed in any shape as long as it can be formed to an extent to prevent it. Meanwhile, the protective layer 40 may be formed of a corrosion-resistant ceramic material. The ceramic material not only has high mechanical strength when processed at high temperatures, but also can effectively block chemical reactions from the outside, so that the first electrode 10 and the second electrode 20 can be efficiently protected from the external environment. there is this In addition, by adjusting the thickness of each protective layer 40 protecting the first electrode 10 and the second electrode 20 , the plasma is directed toward the surface close to the first electrode 10 or the second electrode 20 . When (P) is produced and released, it can be made to be released more rapidly.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치의 평면도이다.4 is a plan view of a plasma generating apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 4를 도 3과 함께 참조하면, 홀(h)은 복수 개로 구성될 수 있고, 제1 전극(10)의 복수의 가지(11, 12, 13, 14, 15) 중 각각의 가지 사이에 일정 개수가 일정 간격을 가지도록 어레이(array)의 형태로 형성될 수 있다. 즉, 11번 가지와 12번 가지 사이, 12번 가지와 13번 가지 사이, 13번 가지와 14번 가지 사이, 그리고 14번 가지와 15번 가지 사이에 복수 개의 홀(h)이 일정한 간격으로 뚫리도록 될 수 있다. 복수 개의 홀(h)에 형성된 공간에서 플라즈마가 형성되면 플라즈마 상태의 활성종이 살균 또는 세정의 대상이 되는 물체/장소로 공급될 수 있다. 마찬가지로, 제1 전극(10)과 대응되도록 배치된 제2 전극(20)을 기준으로 홀(h)의 배치관계를 설명할 수 있다. 즉, 21번 가지와 22번 가지 사이, 22번 가지와 23번 가지 사이, 23번 가지와 24번 가지 사이, 그리고 24번 가지와 25번 가지 사이에 복수 개의 홀(h)이 일정한 간격으로 뚫리도록 될 수 있다.Referring to FIG. 4 together with FIG. 3 , a plurality of holes h may be formed, and a predetermined interval between each of the plurality of branches 11 , 12 , 13 , 14 and 15 of the first electrode 10 is provided. It may be formed in the form of an array so that the number has a predetermined interval. That is, a plurality of holes (h) are drilled at regular intervals between branches 11 and 12, between branches 12 and 13, between branches 13 and 14, and between branches 14 and 15. can be made available When plasma is formed in the space formed in the plurality of holes h, active species in a plasma state may be supplied to an object/place to be sterilized or cleaned. Similarly, the arrangement relationship of the holes h may be described based on the second electrode 20 disposed to correspond to the first electrode 10 . That is, a plurality of holes (h) are drilled at regular intervals between branches 21 and 22, between branches 22 and 23, between branches 23 and 24, and between branches 24 and 25. can be made available

도 4를 참조하면, 어레이의 형태로 형성되는 복수 개의 홀들은 제1 전극(10)의 복수의 가지 중 일 가지를 중심으로 비대칭적으로 배치되도록 형성될 수 있다. 예시적으로, 13번 가지를 중심으로 양측에 형성된 홀(h)은 대칭적으로 형성되어 있지 않다. 더욱 상세하게는, 복수 개의 홀(h)은 제1 배열의 형태를 가지는 제1 홀 어레이(h1)와, 제2 배열의 형태를 가지는 제2 홀 어레이(h2)를 가질 수 있다. 따라서, 제1 홀 어레이-제2 홀 어레이-제1 홀 어레이 순으로 배열되어 복수 개의 홀이 지그재그 형식으로 어긋나게 배치될 수 있다. 한편, 반드시 홀 어레이의 형태가 2개로 제한되는 것은 아니며, 3 이상의 홀 어레이가 형성되어 비대칭적으로 배치될 수도 있다. 한편, 이와 같이 일(하나의) 가지를 중심으로 홀이 비대칭적으로 배치되도록 형성됨으로써, 홀(h) 내부에서 생성되는 플라즈마가 넓은 범위를 커버할 수 있도록 하며, 효율적인 플라즈마 이용을 가능하도록 하는 이점이 있다.Referring to FIG. 4 , the plurality of holes formed in the form of an array may be formed to be asymmetrically disposed with respect to one of the plurality of branches of the first electrode 10 . For example, the holes h formed on both sides of the 13th branch are not symmetrically formed. More specifically, the plurality of holes h may have a first hole array h 1 having a shape of a first arrangement and a second hole array h 2 having a shape of a second arrangement. Accordingly, the first hole array - the second hole array - the first hole array may be arranged in the order so that the plurality of holes may be displaced in a zigzag manner. Meanwhile, the shape of the hole array is not necessarily limited to two, and three or more hole arrays may be formed and asymmetrically disposed. On the other hand, by forming the holes to be asymmetrically arranged around one (one) branch in this way, the plasma generated inside the hole (h) can cover a wide range, and the advantage of enabling efficient plasma use There is this.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치 중 전극의 배치를 생략하고 홀의 배치만 나타낸 평면도이고, 도 6은 도 5의 배치에 따른 A-B 사이의 활성종의 유속 및 농도 변화 그래프이다.5 is a plan view showing only the arrangement of holes while omitting the arrangement of electrodes in the plasma generating apparatus according to another embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a graph showing changes in the flow rate and concentration of active species between A-B according to the arrangement of FIG.

도 5 및 도 6을 참조하면, 복수 개의 홀(h)은 서로 다른 직경을 가지도록 형성될 수 있다. 상기 복수 개의 홀(h)의 각각의 직경은 두(2)개 이상의 직경 중 하나의 직경일 수 있다. 예시적으로, 복수 개의 홀(h)은 서로 다른 직경을 가지는 제1 홀(ha), 제2 홀(hb), 및 제3 홀(hc)을 가질 수 있다. 이 때, 제1 홀, 제2 홀, 제3 홀의 각각의 직경을 Da, Db, Dc로 정의하면, Da > Db > Dc의 관계를 가지도록 형성될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이 A에서 B로 진행함에 있어서, 제1 홀(ha)-제2 홀(hb)-제3 홀(hc)-제3 홀(hc)-제2 홀(hb)-제1 홀(ha)의 배치를 가지도록 형성될 수 있다. 이에 따라서, 제1 홀(ha), 제2 홀(hb), 및 제3 홀(hc)로 진행함에 있어서 유속이 빨라지고, 그 역인 제3 홀(hc), 제2 홀(hc), 및 제1 홀(ha)로 진행함에 있어서는 유속이 느려지게 된다. 또한, 유속이 느린 부분에서는 오존(O3)의 농도가 높게 생성될 수 있고, 유속이 빠른 부분에서는 질소산화물(NO)의 농도가 높게 생성될 수 있다. 이와 같은 유속 분포 및 활성종 분포에 따라서, 사용자는 필요한 부분에 선별적으로 원하는 활성종을 높은 농도를 가지도록 발생시킬 수 있으며, 따라서 플라즈마 발생 장치의 각 부분마다 서로 다른 활성종의 처리가 가능한 이점이 있다.5 and 6 , the plurality of holes h may be formed to have different diameters. Each diameter of the plurality of holes h may be one of two (2) or more diameters. For example, the plurality of holes h may have a first hole ha, a second hole hb, and a third hole hc having different diameters. In this case, if the diameters of the first hole, the second hole, and the third hole are defined as Da, Db, and Dc, they may be formed to have a relationship of Da > Db > Dc. As shown in FIG. 5, in going from A to B, the first hole (ha) - the second hole (hb) - the third hole (hc) - the third hole (hc) - the second hole (hb) - It may be formed to have an arrangement of the first holes ha. Accordingly, the flow velocity increases in proceeding to the first hole ha, the second hole hb, and the third hole hc, and vice versa, the third hole hc, the second hole hc, and the second hole hc When proceeding to 1 hole (ha), the flow rate becomes slow. In addition, a high concentration of ozone (O3) may be generated in a portion having a slow flow rate, and a high concentration of nitrogen oxide (NO) may be generated in a portion having a high flow rate. According to such a flow rate distribution and active species distribution, a user can selectively generate a desired active species to have a high concentration in a necessary part, and thus, it is possible to process different active species for each part of the plasma generating device there is this

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치 중 전극의 배치를 생략하고 홀의 배치만 나타낸 평면도이고, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치 중 전극의 배치를 생략하고 홀의 배치만 나타낸 평면도이다.7 is a plan view showing only the arrangement of holes and omitting the arrangement of electrodes in the plasma generating apparatus according to another embodiment of the present invention, and FIG. It is a floor plan showing only the layout.

도 7 및 도 8을 참조하면, 제1 홀(ha), 제2 홀(hb), 및 제3 홀(hc)을 다양한 형태로 배치할 수 있다. 이와 같은 배치를 통해 제1 홀(ha), 제2 홀(hb), 및 제3 홀(hc)의 순서대로 진행할수록 유속의 증가, 오존(O3) 농도의 증가, 및 일산화질소(NO) 농도의 감소가 예상되며, 이와 같은 다양한 직경을 가지는 홀의 배치에 따라서 본 발명에 따른 플라즈마 발생 장치의 열 응력(thermal stress), 및 기계적 응력(mechanical stress)를 경감시킬 수 있다.7 and 8 , the first hole ha, the second hole hb, and the third hole hc may be disposed in various shapes. Through this arrangement, as the first hole (ha), the second hole (hb), and the third hole (hc) proceed in order, the flow rate increases, the ozone (O3) concentration increases, and the nitrogen monoxide (NO) concentration is expected to decrease, and the thermal stress and mechanical stress of the plasma generating device according to the present invention can be reduced according to the arrangement of the holes having various diameters.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical spirit of the present invention, and various modifications and variations will be possible without departing from the essential characteristics of the present invention by those skilled in the art to which the present invention pertains.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to explain, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be construed by the following claims, and all technical ideas within the equivalent range should be construed as being included in the scope of the present invention.

10: 제1 전극
11, 12, 13, 14, 15: 제1 전극 가지
11a, 12a, 13a: 제1 인가전극 가지
20: 제2 전극
21, 22, 23, 24, 25: 제2 전극 가지
21a, 22a, 23a: 제1 접지전극 가지
30: 유전체층
40: 보호층
S: 전력원
GND: 접지(ground)
h, h1, h2: 홀
P: 플라즈마
ha: 제1 홀
Da: 제1 홀의 직경
hb: 제2 홀
Db: 제2 홀의 직경
hc: 제3 홀
Dc: 제3 홀의 직경10: first electrode
11, 12, 13, 14, 15: first electrode branch
11a, 12a, 13a: first applied electrode branch
20: second electrode
21, 22, 23, 24, 25: second electrode branch
21a, 22a, 23a: first ground electrode branch
30: dielectric layer
40: protective layer
S: power source
GND: ground
h, h 1 , h 2 : hole
P: plasma
ha: Hall 1
Da: diameter of the first hole
hb: 2nd hole
Db: diameter of the second hole
hc: 3rd hole
Dc: the diameter of the third hole

Claims (11)

적어도 하나의 제1 전극;
적어도 하나의 제2 전극;
상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 서로 이격 되도록 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 형성되는 유전체층;
상기 제1 전극과 제2 전극 중 적어도 하나의 적어도 일부를 감싸도록 형성되는 보호층; 및
상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 형성되는 복수의 홀;을 포함하는 활성종 조성 조절이 가능한 플라즈마 발생 장치.
at least one first electrode;
at least one second electrode;
a dielectric layer formed between the first electrode and the second electrode so that the first electrode and the second electrode are spaced apart from each other;
a protective layer formed to surround at least a portion of at least one of the first electrode and the second electrode; and
A plasma generating apparatus capable of controlling the composition of active species including a plurality of holes formed between the first electrode and the second electrode.
 청구항 1에 있어서,
상기 복수 개의 홀의 각각의 직경은 서로 다른 두(2)개 이상의 직경 중 하나의 직경인, 활성종 조성 조절이 가능한 플라즈마 발생 장치.
The method according to claim 1,
Each diameter of the plurality of holes is one of two (2) or more different diameters, a plasma generating device capable of controlling the composition of active species.
 청구항 1에 있어서,
상기 복수 개의 홀의 각각의 직경은 서로 다른 두(2)개 이상의 직경 중 하나의 직경을 갖고, 상기 서로 다른 두(2)개 이상의 직경 중 더 큰 직경을 갖는 홀에서 활성종의 이동 속도가 느린, 활성종 조성 조절이 가능한 플라즈마 발생 장치.
The method according to claim 1,
Each diameter of the plurality of holes has one of two (2) or more different diameters, and the movement speed of the active species is slow in the hole having a larger diameter among the two (2) or more different diameters, Plasma generator capable of controlling the composition of active species.
 청구항 1에 있어서,
상기 복수 개의 홀의 각각의 직경은 서로 다른 두(2)개 이상의 직경 중 하나의 직경을 갖고, 상기 서로 다른 두(2)개 이상의 직경 중 더 큰 직경을 갖는 홀에서 활성종의 농도가 높은, 활성종 조성 조절이 가능한 플라즈마 발생 장치.
The method according to claim 1,
Each diameter of the plurality of holes has one of two (2) or more different diameters, and the concentration of active species is high in the hole having a larger diameter among the two (2) or more different diameters, Plasma generator with controllable species composition.
 청구항 3 또는 4에 있어서,
상기 활성종은 오존인, 활성종 조성 조절이 가능한 플라즈마 발생 장치.
5. The method of claim 3 or 4,
The active species is ozone, a plasma generating device capable of controlling the composition of the active species.
 청구항 1에 있어서,
상기 제1 전극은 플라즈마 발생을 위하여 전력원으로부터 전압 및 전류가 인가되고,
상기 제2 전극은 접지(ground)로서 작용하도록 0V의 전위를 가지는 활성종 조성 조절이 가능한 플라즈마 발생 장치.
The method according to claim 1,
The first electrode is applied with voltage and current from a power source for plasma generation,
The second electrode is a plasma generating device capable of controlling the composition of active species having a potential of 0V to act as a ground.
 청구항 6에 있어서,
상기 제1 전극은 복수의 가지로 분지되어 형성되고, 상기 제2 전극은 복수의 가지로 분지되어 형성되는 활성종 조성 조절이 가능한 플라즈마 발생 장치.
7. The method of claim 6,
The first electrode is formed by branching into a plurality of branches, and the second electrode is formed by branching into a plurality of branches, and the active species composition can be controlled.
 청구항 7에 있어서,
상기 제1 전극의 복수의 가지는 동일 평면 상에 형성되고, 상기 제2 전극의 복수의 가지는 동일 평면 상에 형성되는 활성종 조성 조절이 가능한 플라즈마 발생 장치.
8. The method of claim 7,
A plurality of branches of the first electrode are formed on the same plane, and a plurality of branches of the second electrode are formed on the same plane, and the active species composition can be controlled.
 청구항 8에 있어서,
상기 제1 전극의 복수의 가지 및 제2 전극의 복수의 가지는 동일 평면 상에 형성되는 활성종 조성 조절이 가능한 플라즈마 발생 장치.
9. The method of claim 8,
The plurality of branches of the first electrode and the plurality of branches of the second electrode are formed on the same plane, and the active species composition can be controlled.
 청구항 1에 있어서,
상기 복수 개의 홀은 상기 제1 전극의 복수의 가지 중 각각의 가지 사이에 일정 개수가 일정 간격을 가지도록 어레이(array)의 형태로 형성되는 활성종 조성 조절이 가능한 플라즈마 발생 장치.
The method according to claim 1,
The plurality of holes are formed in the form of an array such that a predetermined number of the plurality of holes have a predetermined interval between each branch of the first electrode, and the active species composition can be controlled.
 청구항 10에 있어서,
어레이의 형태로 형성된 상기 복수 개의 홀은, 상기 제1 전극의 복수의 가지 중 일 가지를 중심으로 비대칭적으로 배치되도록 형성되는 활성종 조성 조절이 가능한 플라즈마 발생 장치.11. The method of claim 10,
The plurality of holes formed in the form of an array are formed to be asymmetrically disposed around one of the plurality of branches of the first electrode, and the active species composition can be controlled.
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